［摘要］创新创业的素质教育对工科专业本科教育工作提出了新要求。以新疆师范大学化学工程与工艺专业课程教学实践中存在的问题为导向，利用大学生对计算机的兴趣，在化工专业课的教学过程中引入化工设计模拟软件———AspenPlus，引导和激发化工专业学生对专业课的学习兴趣，提高学生对“多而难”的化工专业课的理解和应用能力，培养学生在实践中寻找课本理论的自我学习能力，提升学生的化工行业素养。在毕业设计环节，采用团队形式实施完整的产品设计项目，锻炼学生融入工作环境的协同能力，促进学生创新创业素质的培养。
［关键词］化工专业课；AspenPlus；教学模式；素质教育
一、引言
当前是个知识大爆炸的时代。随着互联网时代的到来，人们获取知识的便捷性使得社会科技水平以几何级数向前推进，相应地，人类为了适应社会发展水平和满足对美好生活的向往，所需要的知识和技能也在不断递增，在有限的学制时间内学习尽可能多的生存知识，成为教育界顺应时代发展、与时俱进所必须面临的问题。高等教育事业的主要任务是培养服务于社会发展的人[１]。不同的培养目标所需要的知识技能、能力和素养要求也不相同。如图1所示，培养工程技术人才、创新型人才和创业型人才所需培养的知识素养和技能层次不断提高，越往金字塔顶部，所需培养的技能就越丰富，对本科生的知识和素养要求就越多。在工程领域，大量的工作是常规性的，维护产品线的正常运转，保证产品质量的合格，需要常规型技能人才，也就是工程师。还有一些岗位需要创新型人才，如改进生产线，进一步降本增效等。对于未来企业家和科学家，需要在大量实践中脱颖而出、逐渐起到领头作用的人才，是一个长久的实践培养过程。但这个过程不可能完全来自学校，高校工科教育不可能也没必要把每个大学生都培养成创新创业人才。这就要求面向创新创业的培养体系必须具备兼容性，以适应不同学习能力、性格素养学生的培养要求。不同层次的学生在同样的教学内容和环境下，达到自己知识和素养所能够达到的尽可能高的目标层次。这对教育培养体系的建设提出一个难度很高的课题。如何激发学生的内生动力主动学习，培养创新的习惯，在学习过程中学到专业之外的“科学家精神”和“企业家精神”，是教育工作者面临的问题。顺应国家区域经济战略布局及自治区产业战略规划人才培养布局，新疆师范大学化学化工学院于2012年开始招收化工类工科专业的本科生，虽然时间短，但在学校的重视扶持下，成功实现从理到工的转型，教学能力也从传统的培养基本化工技能人才向培养创新创业型人才转变，并保证课程教育质量符合工科生培养规范，成为自治区紧缺专业和一流专业。几年来，许多教育工作者对普通本科高校或地方院校实践教学与大学生创新创业能力的培养做过深入探讨和研究[２-９]。这些教育工作者从教育体系和平台建设的角度，对高校实践教学与大学生创新创业能力的培养进行了一些探索和实践，并取得了较好的效果。本文根据新疆师范大学化学工程与工艺专业教学实践，以问题为导向，从教学方式、教学内容以及毕业设计三个环节，针对化工专业工科教学中创新创业知识和能力培养进行实践性探讨。
二、化工专业教学存在的问题
（一）化工专业课学时压缩与创新创业素质教学内容增长的矛盾
随着我国的产业升级和科技进步，教育事业也从培养技能型人才向创新创业型人才转化，工科专业教育目标也从培养工程师向培养未来科学家、企业家的目标转变，教育内容的广度和深度也在不断提高。教育改革必须与时俱进，适应我国经济产业从高速度向高质量转型。怎样在有限的学时下完成教学任务，达到教学效果，让学生既有宽广的知识面，又能掌握工程实践知识的精髓，是教学工作应该面对的问题。
（二）学生反映化工核心专业课难，公式太多，计算复杂，畏惧学习
人们常把理科和工科放在一起称为“理工科”，其实二者存在很大的差别，之所以把它们放在一起，也许是因为它们都属于自然科学范畴。理科是基础学科，包括数学、物理、化学、生物等，理科的目标是培养从事基础理论、教学、科学研究的相关高级专门人才；工科是培养运用数学、物理学、化学等基础科学的原理，解决实际问题的高级工程人才。如果说理科是定性解决“可能性”的问题，那么工科就是定量解决“可行性”的问题。工科对数学的要求比理科高一些，这也是为什么大部分学生觉得工科比理科难学。还有一个原因是，理科的物理、化学是高考科目，具有延续性；工科则没有延续性，所以觉得工科“难”。
（三）化学工程与工艺专业毕业班学生不愿意做化工设计类题目
化工专业能力培养是一个庞大的体系，涉猎的知识面广，既有基础理论知识，又要有工程实践经验。例如，化工过程中最简单的一段管路设计，要进行工艺参数设计（涉及课程：化工原理、化学反应工程、化工分离工程）、物料性质计算（涉及课程：化工热力学）、设备尺寸设计计算（涉及课程：化工设备机械设计、工程力学）、强度校核（涉及课程：材料学、工程力学）、自动化仪表控制设计（涉及课程：化工自动化仪表、电工学）、走向和高低搭配和位置设计（涉及课程：化工设计）、工程制图（涉及课程：化工制图）、化工安全性设计（涉及课程：化工安全技术、材料学）等环节，每一个设计环节对应一门课程或学科。一个完整的产品设计过程往往由多个甚至成百上千个上述单元操作组合而成，设计过程公式多、原理复杂、步骤多、工作量很大，所以学生产生恐惧心理而不愿意报化工设计的课题。
三、教学方式的转变激发学生的学习兴趣
时代的发展正在促进教育从传统的传授知识为主，向培养学生自主学习和创造能力为主，从以教师为中心转向以学生为中心，注重创新精神和创新创业人才培养的教学体系。以学生为中心的教学方式，首先要做的就是激发学生对化工专业的兴趣。只有使学生产生对化工专业课的兴趣，才能激发学生主动学习的积极性。当前大学生入学前的高考教育是不允许玩手机、电脑等电子产品，造成很多大学生进入大学后沉湎于手游和电脑游戏。如何将学生的这种兴趣向专业学习引导，是一个值得探讨的课题。我校首届化工专业毕业生只有2人选择做毕业设计，其他学生都选择做毕业论文，那时还没有将AspenPlus化工专业模拟软件引入教学。结果，这两个学生都按照指导自主选择使用化工专业模拟软件AspenPlus进行毕业设计，一周后都能熟练运用软件进行工艺设计。而且，毕业设计中答疑的都是与化工专业课相关的问题，很少有如何使用软件的问题，说明学生在适当的引导和指引下，在短时间内主动掌握了复杂的化工设计专业软件，并在软件使用过程中发现了专业课知识在实际应用中的问题，从而提升了自主学习能力，并能够应用化工专业知识解决实际问题。在指导学生毕业设计过程中，也发现原来的传统化工教学模式中理论与实践脱节的弊端，因为学生在毕业设计中所答疑的化工设计知识都在相应的化工专业课中学习过，但是到实际设计时却不知道知识点在哪里。通过毕业设计的实践训练，培养了学生从书本找知识并学以致用的能力、发现并解决问题的能力。
四、在专业基础课教学中融入化工专业软件
化工原理、化学反应工程、化工热力学和化工分离工程是化工专业的核心基础课，也是化工专业学生普遍反映最难的四门课，包括化工过程的基本原理和计算，涉及的单元操作多、物料种类多、计算公式多且繁杂，一点误差往往造成计算结果错误，没有成就感，学生容易产生畏惧心理。考虑到学生的畏惧心理和对计算机的兴趣，我们利用课程+化工专业模拟软件相结合的方式授课。通过使用发现，AspenPlus的设计模块能够与课程紧密契合，因此将AspenPlus软件穿插在化工核心课程的教学中。如图2所示，AspenPlus软件包含物性、模拟、安全分析和能量分析四大模块，与化工专业基础课的联系非常紧密。在化工原理、化工热力学、化学反应工程、化工分离工程、化工设计等化工专业基础课的教学中引入专业软件，可以使学生在理论学习中接触实践的体验，使学生把精力从“恐惧”的机理推演和数学公式演算中解放出来，关注对化工过程计算结果的分析、对比和理解，提高解决化工实际问题的能力和学习的成就感，提高自主学习能力和学习效率。
五、毕业论文组织团队进行化工产品工程设计
毕业设计是对工科大学毕业生对所学专业知识综合应用的一次大考查，团队协同完成一个完整的产品工艺工程设计，不但能锻炼团队成员灵活应用专业知识的能力，还可以提高成员的创新创业素养。因为是团队设计项目，每一个成员都必须进行全流程工艺设计。由于过程设备多，单个人无法完成整个设计过程，所以要分工协作、紧密配合。因为，一个团队成员的设计任务所用的原料可能是上一个人的产品，自己的产品也许是下一个工段团队队员的原料，如果自己的设计指标完成得不好，自己的产品在后续工段就会成为杂质，影响后续设计的正常进行。所以，每个人必须在所有人的协同下完成整个设计过程，直到所有成员设计的产品都达到指标要求，总的工艺流程才能最终确定下来，然后再进行各自工段的设备设计、仪表设计、工程图纸设计。这不仅使团队成员的个人自我学习能力大幅提升，而且团队协同能力也得到提升，学会了互通有无，学会了合作妥协，学会了敢于面对挫折和错误的能力。另外，团队成员的学习程度有好有差，这样组织也让团队之间的互助精神得到极大的发挥，学习程度较差的学生通过团队训练，化工专业素质和能力得到大幅提高，同时明白集体之中每个人都是不可或缺的，学会了审时度势的能力，企业家精神也得到了培养。
六、结论
通过一系列的教学改革，化工专业学生对化工行业有了深刻的了解，克服了过去对化工专业课的畏难心理，学习兴趣和自我学习能力有了很大提高，参加毕业设计的人数大幅增加，并在教学中学会了相互协助的团队意识，创新创业素养得到培养。
作者：文彬 粟智 马晓利 孙传庆 冶育芳 单位：新疆师范大学 化学化工学院
